第1章 概论 1
1.1产品设计的研究意义 1
1.1.1产品制造业的重要地位 1
1.1.2产品设计的作用 2
1.2农业机械化的重要作用 3
1.2.1农业机械化是保障农业发展和食物安全的重要工程措施 3
1.2.2农业机械能有效抗御自然灾害 5
1.2.3农业机械是持续、合理利用农业资源的重要手段 6
1.2.4农业机械有助于防治农业环境污染 8
1.3农业机械化的发展现状 9
1.3.1农业生产机械化的总类 9
1.3.2国外农业装备技术发展的现状与趋势 11
1.3.3我国农业装备技术发展的现状与趋势 12
1.3.4我国农业装备发展存在的差距与问题 13
1.3.5农业机械化面临的新形势和新任务 15
1.4产品的总体设计过程 16
1.4.1常规的设计过程 17
1.4.2产品质量功能展开的设计过程 17
1.4.3基于详细分解的设计过程 20
1.4.4基于系统工程的产品三段设计过程 22
1.5设计的不同类型 23
1.5.1原创性设计 23
1.5.2适应性设计 23
1.5.3变型性设计 25
1.6设计理论的研究 25
1.6.1 TRIZ的方法 26
1.6.2公理化设计 28
1.7现代机械的发展方向及现代设计方法 29
1.7.1产品广义综合质量的基本内容 30
1.7.2现代机械的发展趋向与产品设计方法 32
1.7.3几种主要设计方法 33
1.8数字化产品开发基础 35
1.8.1面向产品创新的数字化产品开发 35
1.8.2数字化产品开发 39
1.8.3数字化产品开发的特点 40
第2章 产品的数字化快速建模技术 42
2.1建模技术发展概况 42
2.2形体在计算机内的表示 43
2.3产品几何造型方法 46
2.3.1线框几何模型结构 46
2.3.2曲面几何模型结构 47
2.3.3实体几何模型结构 47
2.3.4特征造型 52
2.4参数化设计 60
2.4.1参数化设计和数据驱动的理论方法 60
2.4.2支持产品全生命周期参数化设计的研究 65
2.4.3参数化设计的国际标准 66
2.4.4二维参数化技术和三维参数化技术 68
2.4.5参数式系统与变数式系统 72
2.5特征造型系统基本功能介绍 73
2.5.1基于特征的建模方法 73
2.5.2特征种类及其生成方法 74
5.5.3特征操作 84
2.5.4设计变量管理 87
2.5.5特征管理 88
2.6三维CAD系统的几何核心 89
2.6.1ACIS开发平台 90
2.6.2 CAS.CADE平台 94
2.6.3 Parasolid平台 96
2.7联合收割机数字化建模应用实例 99
2.7.1纵向轴流联合收割机简介 99
2.7.2联合收割机部件及整机数字化建模 100
第3章 计算机辅助概念设计 105
3.1设计原理构思在概念设计中的作用 105
3.2概念设计的内涵 106
3.3概念设计策略 107
3.4 TRIZ理论 109
3.4.1 TRIZ发明问题的技术冲突解决原理 109
3.4.2冲突解决矩阵 111
3.5农业机械概念设计实例 112
3.5.1头脑风暴法应用实例 112
3.5.2运用TRIZ创新设计实例 112
3.5.3 TRIZ冲突解决矩阵应用实例 113
3.6概念设计模型问题 116
3.6.1概念设计过程模型 116
3.6.2信息表达模型 118
3.6.3方案生成 120
3.6.4 方案选择 121
3.6.5系统开发 122
3.7基于功能分解的机械产品概念设计 123
3.7.1功能参数 124
3.7.2建立概念设计的行为矩阵模型 124
3.7.3功能方法树及多方案产生 126
3.8存在的问题及发展趋势 127
3.8.1存在的主要问题 127
3.8.2未来研究方向和重点 128
第4章 数字化仿真技术 130
4.1数字化仿真概述 130
4.1.1仿真的分类 130
4.1.2数字化仿真的优点 131
4.1.3数字化仿真的基本步骤 131
4.2有限元分析技术 132
4.2.1有限元法的基本概念 132
4.2.2有限元法的基本原理 133
4.2.3有限元求解的基本步骤 142
4.2.4目前主流的CAE软件 143
4.3联合收割机机架的ANSYS分析 148
4.3.1 ANSYS主要技术特点 148
4.3.2 ANSYS结构分析过程 149
4.3.3联合收获机底盘机架结构的动静态特性分析 149
4.4虚拟样机技术 161
4.4.1虚拟样机技术概述 161
4.4.2虚拟样机软件ADAMS及其计算方法 162
4.4.3联合收获机切割机构的运动仿真 168
4.4.4自走式喷杆喷雾机整机动态仿真 171
4.4.5玉米秸秆切割调质刚柔接触仿真 181
第5章 基于知识工程的产品数字化设计 199
5.1 KBE的基本原理 199
5.1.1 KBE的定义与内涵 199
5.1.2 KBE的技术体系结构 200
5.2 KBE的关键技术 200
5.2.1知识系统 201
5.2.2知识获取 201
5.2.3产品建模和分析技术 202
5.3基于KBE的工程设计方法 202
5.3.1工程设计知识及其特点 203
5.3.2基于知识的表示方法简介 204
5.3.3设计知识获取与表达的方法和手段 205
5.4基于知识的推理技术 206
5.4.1基于规则的推理 206
5.4.2基于实例的推理 207
5.5实例的存储 209
5.5.1常见的计算机存储实例的组织结构 209
5.5.2动态存储模型 210
5.6实例的检索 219
5.6.1常用的检索策略 219
5.6.2基于模糊优先比的相似度量 221
5.7实例的调整 222
5.8实例的保存 223
5.9新型纵向轴流联合收获机设计实例 223
5.9.1设计实例的分级模型 223
5.9.2设计实例的表示 223
5.9.3基于设计实例的纵向轴流脱粒部件的实现过程 226
5.10集成推理策略 226
5.10.1集成推理结构模型 227
5.10.2 CNES求解策略 227
5.11基于CATIA V5平台的KBE智能化设计 228
5.11.1基于CATIA V5的知识工程设计 228
5.11.2基于知识工程的螺栓标准件设计实例 229
第6章 支持装配的数字化设计 235
6.1支持装配的设计概述 235
6.2支持装配的设计技术现状 237
6.3基于知识的DFA计算机支撑系统结构 238
6.4 DFA分析评价 240
6.4.1 DFA分析评价的主要方法 240
6.4.2评价方法分类 241
6.5 DFA的运行模式 242
6.6 DFA中的关键技术研究 243
6.7基于拆序过程的DFA系统设计与开发 245
6.8自顶向下设计 247
6.8.1以“顶层基本骨架”为核心的自顶向下设计 247
6.8.2自顶向下的装配设计系统研究及实现 248
6.9虚拟装配技术 252
6.9.1虚拟装配技术的概念 252
6.9.2虚拟装配的研究现状与进展 254
6.9.3虚拟装配的步骤 256
6.9.4虚拟装配应用实例 257
6.9.5虚拟装配的发展趋势 257
第7章 产品的数字化管理 261
7.1产品数据管理技术 261
7.1.1产品数据管理的概述 261
7.1.2产品数据管理的体系结构 263
7.1.3产品数据管理系统的主要功能 264
7.2产品全生命周期管理技术 266
7.2.1产品全生命周期管理的概述 266
7.2.2 PLM的体系结构 271
7.2.3 PLM的主流软件介绍 274
参考文献 278